Inżynieria powierzchni

Inżynieria powierzchni to subdyscyplina materiałoznawstwa zajmująca się powierzchnią ciał stałych. Ma zastosowania w chemii , inżynierii mechanicznej i elektrotechnice (szczególnie w odniesieniu do produkcji półprzewodników ).

Ciała stałe składają się z materiału sypkiego pokrytego powierzchnią. Powierzchnia, która wiąże materiał sypki, nazywana jest fazą powierzchniową. Działa jako interfejs do otaczającego środowiska. Materiał sypki w ciele stałym nazywany jest fazą sypką.

Faza powierzchniowa ciała stałego oddziałuje z otaczającym środowiskiem. Ta interakcja może z czasem degradować fazę powierzchniową. Degradacja środowiskowa fazy powierzchniowej w miarę upływu czasu może być spowodowana zużyciem , korozją , zmęczeniem i pełzaniem .

Inżynieria powierzchni polega na zmianie właściwości fazy powierzchniowej w celu zmniejszenia degradacji w czasie. Osiąga się to poprzez uczynienie powierzchni odporną na środowisko, w którym będzie używana. Zapewnia opłacalny materiał do solidnej konstrukcji. Spektrum tematów reprezentujących różnorodny charakter dziedziny inżynierii powierzchni obejmuje technologie galwaniczne, nano i nowe technologie oraz inżynierię powierzchni, charakteryzację i testowanie.

Aplikacje

Techniki inżynierii powierzchni są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, rakietowym, energetycznym, elektronicznym, biomedycznym, tekstylnym, naftowym, petrochemicznym, chemicznym, stalowym, cementowym, obrabiarkowym i budowlanym, w tym w nawierzchniach drogowych . Techniki inżynierii powierzchni można wykorzystać do opracowania szerokiego zakresu właściwości funkcjonalnych, w tym właściwości fizycznych, chemicznych, elektrycznych, elektronicznych, magnetycznych, mechanicznych, odpornych na zużycie i korozję na wymaganych powierzchniach podłoża. Prawie wszystkie rodzaje materiałów, w tym metale, ceramika, polimery i kompozyty, mogą być pokrywane podobnymi lub odmiennymi materiałami. Możliwe jest również tworzenie powłok z nowszych materiałów (np. szkło met. beta-C 3 N 4 ), osady stopniowane, osady wieloskładnikowe itp. Zaawansowane materiały i procesy osadzania, w tym najnowsze osiągnięcia w zakresie ultra twardych materiałów, takich jak BAM (związek AlMgB), są w pełni omówione w ostatniej książce [R. Chattopadhyay: Green Tribology, Green Surface Engineering and Global Warming, ASM International, USA, 2014]

W 1995 roku inżynieria powierzchni była rynkiem w Wielkiej Brytanii o wartości 10 miliardów funtów. Powłoki chroniące powierzchnię przed zużyciem i korozją stanowiły mniej więcej połowę rynku.

W ostatnich latach nastąpiła zmiana paradygmatu w inżynierii powierzchni z odwiecznego powlekania galwanicznego na procesy takie jak osadzanie w fazie gazowej, dyfuzja, natryskiwanie termiczne i spawanie przy użyciu źródeł ciepła, takich jak laser, plazma, wiązka słoneczna, tarcie mikrofalowe. spalanie pulsacyjne. jon, łuk impulsowy elektronów, iskra, tarcie i indukcja. [Ref: R.Chattopadhyay: Advanced Thermally Assisted Surface Engineering Processes, Springer, New York, USA, 2004]

Szacuje się, że straty spowodowane zużyciem i korozją w USA wynoszą około 500 miliardów dolarów. W Stanach Zjednoczonych istnieje około 9524 przedsiębiorstw (w tym branża motoryzacyjna, lotnicza, energetyczna i budowlana), które polegają na powierzchniach inżynieryjnych wspieranych przez 23 466 branż.

Na całym świecie istnieje około 65 instytucji akademickich zaangażowanych w badania i edukację w zakresie inżynierii powierzchni.

Techniki czyszczenia powierzchni

Czyszczenie powierzchni, synonimicznie określane jako czyszczenie na sucho, jest mechaniczną techniką czyszczenia stosowaną do usuwania powierzchownych zabrudzeń, kurzu, brudu, odchodów owadów, osadów lub innych osadów powierzchniowych. (Czyszczenie na sucho, jak to termin jest używany w konserwacji papieru, nie wymaga użycia rozpuszczalników organicznych). Czyszczenie powierzchni może być stosowane jako niezależna technika czyszczenia, jako jeden krok (zwykle pierwszy) w bardziej kompleksowej obróbce lub jako wstęp do dalszych zabiegów (np. zanurzenie w wodzie), które mogą spowodować nieodwracalne osadzanie się brudu we włóknach papieru.

Zamiar

Celem czyszczenia powierzchni jest zmniejszenie możliwości uszkodzenia artefaktów papierowych poprzez usunięcie obcego materiału, który może być ścierny, kwaśny, higroskopijny lub degradujący. Decyzja o usunięciu zabrudzeń powierzchniowych jest również podyktowana względami estetycznymi, gdy zakłóca to widoczność obrazów lub informacji. Należy podjąć decyzję, porównując prawdopodobną pielęgnację każdego obiektu z możliwymi problemami związanymi z czyszczeniem powierzchni.

Korzyści dla środowiska

Zastosowanie inżynierii powierzchni do komponentów prowadzi do wydłużenia żywotności (np. poprzez odporność na korozję) i poprawy wydajności (np. poprzez zmniejszenie tarcia), co bezpośrednio zmniejsza emisje odpowiadające tym komponentom. Zastosowanie innowacyjnych technologii inżynierii powierzchni w sektorze energetycznym może zmniejszyć roczną emisję ekwiwalentu CO 2 nawet o 1,8 Gt w 2050 r. i 3,4 Gt w 2100 r. Odpowiada to 7% i 8,5% rocznej redukcji w sektorze energetycznym w 2050 r. i 2100 odpowiednio.

Zobacz też

  •     R. Chattopadhyay, „Advanced Thermally Assisted Surface Engineering Processes” Kluwer Academic Publishers, MA, USA (obecnie Springer, NY), 2004, ISBN 1-4020-7696-7 , E- ISBN 1-4020-7764-5 .
  •   R. Chattopadhyay, „Zużycie powierzchni — analiza, leczenie i zapobieganie”, ASM-International, Materials Park, OH, USA, 2001, ISBN 0-87170-702-0 .
  •   Sanjay Kumar Thakur i R. Gopal Krishnan, „Postępy w stosowanej inżynierii powierzchni”, Research Publishing Services, Singapur, 2011, ISBN 978-981-08-7922-8 .

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Surface_engineering&oldid=1122182276 ”